(57)【要約】【課題】諸条件に応じた航行中の位相差調整を可能とし、プロペラ起振力に起因する船体振動を低減することができる船体振動低減方法を提供すること。【解決手段】各々が独自に運転制御可能な駆動源に連結されている第１プロペラ及び第２プロペラ１６を備えた船舶の船体振動低減方法であって、船舶の運行中に変動する振動条件に応じて船体振動制御手段１０が電動機１５を個別に運転制御し、両プロペラ間に生じる回転位相差の可変制御を行う。【選択図】図１
2006137336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が独自に運転制御可能な駆動源に連結されている複数のプロペラを備えた船舶の船体振動低減方法であって、
前記船舶の運行中に変動する振動条件に応じて船体振動制御手段が前記駆動源を個別に運転制御し、前記各プロペラ間に生じる回転位相差の可変制御を行うことを特徴とする船体振動低減方法。
【請求項２】
前記回転位相差の可変制御が、前記船舶の想定運行状態に応じて予め定めた複数の異なる回転位相差から最適値を選択して設定する制御であることを特徴とする請求項１に記載の船体振動低減方法。
【請求項３】
前記回転位相差の可変制御が、各プロペラの直上付近で各々計測した水圧変動の波形が相殺される回転位相差に設定する制御であることを特徴とする請求項１に記載の船体振動低減方法。
【請求項４】
前記回転位相差の可変制御が、各プロペラの直上付近で各々計測した外板加速度の波形が相殺される回転位相差に設定する制御であることを特徴とする請求項１に記載の船体振動低減方法。
【請求項５】
前記回転位相差の可変制御が、所望の振動低減位置に設置した振動計測手段の振動計測値が最小となる回転位相差に設定する制御であることを特徴とする請求項１に記載の船体振動低減方法。
【請求項６】
各々が独自に制御可能な駆動源に連結されている複数のプロペラを備えた船舶に、請求項１から５のいずれかに記載の船体振動低減方法で前記各プロペラ間の回転位相差を可変制御する船体振動制御手段を設けたことを特徴とする低振動船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプロペラを装備している船舶に適用される船体振動低減方法及び低振動船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水中のプロペラを回転させて推進力を得る船舶においては、プロペラ起振力により発生する船体振動の低減が望まれている。
従来の船体振動低減対策としては、たとえばプロペラが単一の場合、プロペラ翼面積を増加させたり、あるいは、整流フィンなどの付加物やタンネル状の船尾形状を採用することによりプロペラへの流入流場を均一化するといった方法が知られている。しかし、このような従来の船体振動低減対策には、プロペラの推進効率低下、プロペラの重量増大、付加物の施工による作業工数の増加、及び船尾形状の複雑化といった問題がある。
【０００３】
また、近年においては二重反転プロペラシステムが実用化され、前方プロペラの後流中で推進に寄与しない回転成分のエネルギーを逆回転する後方プロペラで回収し、旋回流を打ち消しあうことで高いプロペラ効率を得ることができるようになっている。このような二重反転プロペラシステムにおける起振力の消去方法としては、両プロペラの取付角をずらすことにより、両プロペラから発生する起振力の位相をずらし、位相の異なる起振力を互いに相殺して消去する技術が提案されている。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平３−１０９１９７号公報（図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、水中のプロペラを回転させて推進力を得る船舶においては、プロペラ起振力により発生する船体振動の低減が望まれているが、上述した特許文献１の従来技術は、二重反転プロペラのプロペラ駆動装置に対する前後プロペラの取付角度位置を調整するものであるから、航海中においては、運行状態の変動に応じてその都度プロペラ取付位相を調整し、最適の位相差に設定することができないという問題を有している。
すなわち、船舶の運航中においては、波の高さなど常に変化している海象の影響を受けることに加えて、寄港するたびに生じる載荷状態の変化や主機関の出力変動など、運行状態の変動幅は大きなものとなるが、特許文献１に開示された従来の消去方法では運航中に位相を調整することができないため、プロペラの取付時に想定した特定の運行状態及び運行条件以外では、起振力消去の効果を十分に得ることができないと推測される。
【０００５】
このような背景から、たとえば主機関で駆動される主プロペラにアジマス推進器を組み合わせた船舶推進システムのように、各々が独自に制御可能な駆動源に連結された複数のプロペラを備えている船舶においては、変動する運行状態等の諸条件に応じて両プロペラの位相差を航行中に適宜調整して最適化することを可能とし、プロペラ起振力に起因する船体振動を低減することが望まれる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、諸条件に応じた航行中の位相差調整を可能とし、プロペラ起振力に起因する船体振動を低減することができる船体振動低減方法及び低振動船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る請求項１は、各々が独自に運転制御可能な駆動源に連結されている複数のプロペラを備えた船舶の船体振動低減方法であって、
前記船舶の運行中に変動する振動条件に応じて船体振動制御手段が前記駆動源を個別に運転制御し、前記各プロペラ間に生じる回転位相差の可変制御を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
このような船体振動低減方法によれば、船舶の運行中に変動する振動条件に応じて船体振動制御手段が駆動源を個別に運転制御し、各プロペラ間に生じる回転位相差の可変制御を行うことにより、振動条件に応じて最適な回転位相差となるよう船舶運行中の調整を行ってプロペラ起振力に起因する船体振動を低減することができる。
この場合、主駆動源（主機）以外の駆動源を運転制御して位相を変化させ、最適な回転位相差に設定することが好ましく、特に、電動機の駆動源を運転制御することにより位相制御が容易になる。
【０００８】
請求項１に記載の船体振動低減方法においては、前記回転位相差の可変制御が、前記船舶の想定運行状態に応じて予め定めた複数の異なる回転位相差から最適値を選択して設定する制御であることが好ましい。このような制御を行えば、想定運行状態毎に各プロペラから発生する起振力が互いに相殺するような回転位相差を予め模型試験等により定め、実際の運行状態に応じて最適な回転位相差を選択して船体振動を低減することができる。
なお、この場合の想定運行状態には、船舶の載荷状態、主駆動源（主機）の出力及び海象等がある。
【０００９】
請求項１に記載の船体振動低減方法においては、前記回転位相差の可変制御が、各プロペラの直上付近で各々計測した水圧変動の波形が相殺される回転位相差に設定する制御であることが好ましい。このような制御を行えば、実際にプロペラから発生している起振力を原因とする水圧変動に応じて、最適な回転位相差を設定して船体振動を低減することができる。
【００１０】
請求項１に記載の船体振動低減方法においては、前記回転位相差の可変制御が、各プロペラの直上付近で各々計測した外板加速度の波形が相殺される回転位相差に設定する制御であることが好ましい。このような制御を行えば、実際にプロペラの直上付近で計測した外板加速度の波形に応じて、すなわち、プロペラの直上付近で外板に発生している実際の振動に応じて、最適な回転位相差を設定して船体振動を低減することができる。
【００１１】
請求項１に記載の船体振動低減方法においては、前記回転位相差の可変制御が、所望の振動低減位置に設置した振動計測手段の振動計測値が最小となる回転位相差に設定する制御であることが好ましい。このような制御を行えば、振動を低減したい位置で実際に計測した振動計測値に応じて、同位置の振動を低減するのに最適な回転位相差を設定し、船体振動を適切に低減することができる。
【００１２】
本発明に係る請求項６は、各々が独自に制御可能な駆動源に連結されている複数のプロペラを備えた船舶に、請求項１から５のいずれかに記載の船体振動低減方法で前記各プロペラ間の回転位相差を可変制御する船体振動制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
このような低振動船舶によれば、請求項１から５のいずれかに記載の船体振動低減方法で前記各プロペラ間の回転位相差を可変制御する船体振動制御手段を設けたので、振動条件に応じて最適な回転位相差となるよう船舶運行中の調整を行い、プロペラ起振力に起因する船体振動が低減された船舶となる。
【発明の効果】
【００１４】
上述した本発明の船体振動低減方法によれば、船舶の運航中に変動する各種の振動条件に応じて最適な回転位相差となるよう船舶運行中に適宜調整を行い、プロペラ起振力に起因する船体振動を効果的に低減する回転位相差の可変制御が可能になるので、船舶の運航中であっても振動条件に応じた最適の回転位相差を設定し、プロペラ起振力の低減効果を得ることができる。この結果、船体振動が効果的に低減されることにより、船舶の居住性が向上するとともに、船体構造や船舶に設置される機器類等が受ける振動の影響を最小限に抑えることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る船体振動低減方法及び低振動船舶の一実施形態を図面に基づいて説明する。
船舶のプロペラは、たとえばディーゼル機関、ガスタービン、蒸気タービン等の主機関に連結されて水中で回転し、水を後方へ押しやる反力として走行用の推力を発生させる。このような主機関及びプロペラ（以下、「第１プロペラ」と呼ぶ）に加えて、たとえば推進用のプロペラ（以下、「第２プロペラ」と呼ぶ）と操舵用の舵部とが一体化され、船体に対して全体が鉛直軸廻りに旋回可能に取り付けられて操舵機能を発揮するアジマス推進器またはアジマスプロペラと呼ばれる装置を併用する船舶がある。このようなアジマス推進器は、アジマスポッド内に第２プロペラ駆動用の電動機を内蔵し、この電動機と第２プロペラとが連結された構成とされる。
【００１６】
このように、主機関に駆動される第１プロペラと、電動機により駆動される第２プロペラとを備え、主機関及び電動機の運転制御を各々独自に実施可能な船舶における船体振動低減方法について、その具体的な実施形態を以下に説明する。
すなわち、本発明の船体振動低減方法は、各々が独自に運転制御可能な駆動源である主機関及び電動機に連結されている第１及び第２のプロペラを備えた船舶において、同船舶の運行中に変動する振動条件に応じて船体振動制御手段が両駆動源を個別に運転制御し、第１及び第２プロペラ間に生じる回転位相差の可変制御を行うことにより、運行状態等の振動条件に応じて最適な回転位相差となるよう船舶運航中の調整を行ってプロペラ起振力に起因する船体振動を低減するものである。
【００１７】
また、上述した第１プロペラ及び第２プロペラの回転数は、プロペラ起振力の代表的な周波数である翼周波数が一致するように設定されている。換言すれば、第１プロペラ及び第２プロペラについては、プロペラ回転数と翼数との積が一致するような設定とする。
【００１８】
＜第１の実施形態＞
本発明に係る船体振動低減方法及び低振動船舶について、第１の実施形態を図１に基づいて説明する。
この実施形態の低振動船舶は、船舶の想定運行状態に応じて予め定めた複数の異なる回転位相差から最適値を選択して設定することにより、第１プロペラ及び第２プロペラ間に生じる回転位相差の可変制御を船舶運航時に行う船体振動制御手段１０を備えている。
この船舶振動制御手段１０は、運行状態情報１１と、第１プロペラ位相情報１２と、現状判定部１３と、位相制御装置１４とを具備して構成される。そして、船舶振動制御手段１０は、第２プロペラ１６を駆動する電動機１５の運転制御信号を位相制御装置１４から出力し、第２プロペラ１６の回転位相を調整する。
【００１９】
続いて、上述した船舶振動制御手段１０の作用について、その具体的な船体振動低減方法とともに説明する。
運行状態情報１１は、現在航行中の低振動船舶に関する運行状態の実情報であり、船体振動に影響を及ぼす運行状態の最新情報が現状判定部１３に入力される。運行状態の具体例をあげると、たとえば寄港により変動する船舶の載荷状態、諸条件により変動する主機関の出力状況、及び波の変動など海洋における自然現象（海象）等がある。
【００２０】
第１プロペラ位相情報１２は、第１プロペラの回転位相に関する現状の実情報であり、上述した運行状態情報１１とともに現状判定部１３に入力される。ここで入力された第１プロペラ位相情報１２の位相は、後述する回転位相差を可変制御する際の基準となる。この実施形態では、電動機１５により駆動される第２プロペラ１６の位相を調整して変化させることにより、第１プロペラを基準とする両プロペラ間の回転位相差を可変制御することが可能になる。
現状判定部１３は、船舶の想定運行状態に応じて予め定めた複数の異なる回転位相差を記憶し、入力された現状の運行状態及び位相情報に基づいて、現状に最も近い回転位相差の最適値を選択する。現状判定部１３が選択した回転位相差の最適値は、制御信号として後述する位相制御装置１３へ出力される。ここで、各想定運行状態に対応して定める複数の異なる回転位相差を「想定位相差」と呼び、現状に応じて選択・出力した回転位相差を「設定位相差」と呼ぶことにする。
【００２１】
上述した想定位相差は、船舶の様々な運航状態を想定するとともに、想定した運行状態毎に事前の振動計測や模型試験等を実施して、第１プロペラ及び第２プロペラから発生する起振力が互いに相殺される最良の回転位相差を予め調査して決定したものである。この結果、現状判定部１３には、想定した運行状態と想定位相差との相関関係を示す制御マップを作成して記憶させることができる。
そして、現状判定部１３では、上述した制御マップに基づいて、運行状態情報１１として入力された現状の運行状態に対応する一つの想定位相差を選択するとともに、この想定位相差を設定位相差として位相制御装置１４に出力する。
【００２２】
位相制御装置１４は、設定位相差の信号に基づいて、第１プロペラ位相情報１２から入力された第１プロペラの位相情報を基準とし、両プロペラ間に設定位相差が生じるよう電動機１５の運転制御を実施する。この結果、第２プロペラ１６の回転位相が変化して位相差の調整がなされ、第１プロペラ及び第２プロペラから発生する起振力が互いに相殺される最良の回転位相差に設定されるため、予め想定した複数の運行状態に対して、主機関で駆動される第１プロペラに最適な起振力低減効果を得ることができる。
また、このような回転位相差の可変制御では、船舶の運航中に運行状態が変動すると、制御マップから選択される想定位相差も変化するので、現状判定部１３から位相制御装置１４へ向けて常に最適な設定位相差を出力し、予め想定した複数の運行状態に対して、主機関で駆動される第１プロペラの起振力低減効果を常に安定して得ることができる。
【００２３】
次に、上述した第１の実施形態の変形例を図２に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例の低振動船舶では、上述した第１プロペラ及び第２プロペラ１６に加えて、位相制御装置１４Ａから設定位相差の出力を受ける電動機１５Ａにより駆動される第３プロペラ１６Ａを備えた構成とされる。この第３プロペラ１６Ａは、その翼周波数が第１プロペラの２倍となる回転数に設定されている。なお、電動機で駆動される二つのプロペラを備えた具体例としては、二重反転プロペラのアジマス推進器等がある。
【００２４】
このような構成では、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａと各々対応するようにして、上述した実施形態と同様の手順により、想定した運行状態と想定位相差との相関関係を示す制御マップを作成して現状判定部１３に記憶させている。
この場合も、運行状態情報１１及び第１プロペラ位相情報１２の入力情報に基づいて、制御マップから最適な回転位相差を選択し、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相を変化させて回転位相差の可変制御を実施することができる。この結果、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相が変化して位相差の調整がなされ、第１プロペラ及び第２プロペラから発生する起振力が互いに相殺される最良の回転位相差に設定されるため、予め想定した複数の運行状態に対して、主機関で駆動される第１プロペラに最適な起振力低減効果を得ることができる。
【００２５】
また、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相を変化させて回転位相差の可変制御を行うので、第１プロペラの翼周波数において、１次成分の起振力及び２次成分の起振力の両方を低減することができる。
また、上述した回転位相を変化させる制御は、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａに対して行うが、翼周波数の１次成分及び２次成分が相殺されるプロペラは、上述した第１プロペラに限定されることはなく、第２プロペラ１６または第３プロペラ１６Ａのいずれであってもよい。
なお、上述した変形例では、船舶が３組のプロペラを備えた適用例を示したが、４組以上のプロペラを備えた場合にも適用可能であることはいうまでもない。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明に係る船体振動低減方法及び低振動船舶の第２の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の低振動船舶は、船舶運航時に、第１プロペラ及び第２プロペラ１６の直上付近で各々計測した水圧変動の波形が相殺される回転位相差に設定する可変制御を行う船体振動制御手段２０を備えている。
【００２７】
この船舶振動制御手段２０は、第１プロペラ直上付近での水圧変動計測値を得る第１圧力検出手段２１と、第２プロペラ直上付近での水圧変動計測値を得る第２圧力検出手段２２と、位相制御装置２４とを具備して構成される。船舶振動制御手段２０は、第２プロペラ１６を駆動する電動機１５の運転制御信号を位相制御装置２４から出力し、第２プロペラ１６の回転位相を調整する。
すなわち、この実施形態では、上述した運行状態に代えて、船体のプロペラ直上付近における実際の圧力変動を水圧変動の測定により検出し、この圧力変動の波形に基づいて第２プロペラ１６の回転位相制御を行う点が異なっている。なお、ここで検出する圧力変動は、船体に接する水圧変動であるから、船体振動の起振力となる。
【００２８】
このような船舶振動制御手段２０は、第１圧力検出手段２１の水圧変動計測値と第２圧力検出手段２２の水圧変動検出値の波形とを位相制御装置２４に入力し、この両波形が相殺されてなくなるような設定位相差を求める。そして、この設定位相差となるように、第１プロペラ側を基準として、第２プロペラ１６の位相を変化させて調整する。第２プロペラ１６の位相調整は、位相制御装置２４から電動機１５に出力される設定位相差の制御信号により実施される。
この結果、船舶の運航中において、両プロペラ間の回転位相差が可変制御されるので、船舶の運航中に継続してこの可変制御を繰り返すことにより、実際に発生している圧力変動に応じて最適な起振力低減効果を得ることができる。
【００２９】
また、この実施形態においても、図４に示す変形例のように、３組またはそれ以上のプロペラを備えた船舶に適用して低振動船舶とすることも可能である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ここで説明する変形例の低振動船舶は、上述した第１プロペラ及び第２プロペラ１６に加えて、電動機１５Ａにより駆動される第３プロペラ１６Ａを備えている。
【００３０】
このような３組のプロペラを備えた低振動船舶の船舶振動制御手段２０Ａは、第１プロペラ直上付近の水圧変動計測値を得る第１圧力検出手段２１と、第２プロペラ直上付近の水圧変動計測値を得る第２圧力検出手段２２と、第３プロペラ直上付近の水圧変動計測値を得る第３圧力検出手段２３と、第２プロペラ１６の回転位相を調整する位相制御装置２４と、第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整する位相制御装置２４Ａとを具備して構成される。船舶振動制御手段２０Ａは、第２プロペラ１６を駆動する電動機１５の運転制御信号を位相制御装置２４から出力し、第２プロペラ１６の回転位相を調整するとともに、第３プロペラ１６Ａを駆動する電動機１５Ａの運転制御信号を位相制御装置２４Ａから出力し、第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整する。
すなわち、この変形例では、船体のプロペラ直上付近において船体の外板が受ける実際の圧力変動を水圧変動の測定により検出し、この圧力変動の波形に基づいて第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相制御を行うことが可能である。
【００３１】
従って、船舶振動制御手段２０Ａは、第１圧力検出手段２１の水圧変動計測値及び第２圧力検出手段２２の水圧変動検出値についてそれぞれの波形を位相制御装置２４に入力し、かつ、第１圧力検出手段２１の水圧変動計測値及び第３圧力検出手段２３の水圧変動検出値についてそれぞれの波形を位相制御装置２４Ａに入力する。そして、位相設定装置２４では、第１プロペラの翼周波数について、その１次成分を第２プロペラ１６が相殺するように両波形の設定位相差を求め、この設定位相差に基づいて電動機１５の運転制御を行うことで第２プロペラ１６の回転位相が調整される。さらに、位相制御装置２４Ａでは、第１プロペラの翼周波数について、その２次成分を第３プロペラ１６Ａが相殺するように両波形の設定位相差を求め、この設定位相差に基づいて電動機１５Ａの運転制御を行うことで第３プロペラ１６Ａの回転位相が調整される。
【００３２】
この結果、船舶の運航中において、第１プロペラ及び第２プロペラ１６間の回転位相差が第１プロペラの１次成分を相殺するように可変制御され、かつ、第１プロペラ及び第３プロペラ１６Ａ間の回転位相差が第１プロペラの２次成分を相殺するように可変制御されるので、船舶の運航中に継続してこの可変制御を繰り返すことにより、第１プロペラの翼周波数についてはその１次成分及び２次成分の両方を低減し、実際に発生している圧力変動に応じて最適な起振力低減効果を得ることができる。
なお、上述した変形例においては、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整し、第１プロペラの翼周波数が有する１次成分及び２次成分を相殺するようにした回転位相差の可変制御を行っているが、翼周波数の１次成分及び２次成分を相殺するプロペラは、第１プロペラに限定されることはなく、第２プロペラ１６または第３プロペラ１６Ａのいずれであってもよい。
【００３３】
＜第３の実施形態＞
以下、本発明に係る船体振動低減方法及び低振動船舶の第３の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の低振動船舶は、船舶運航時に、第１プロペラ及び第２プロペラ１６の直上付近で各々計測した外板加速度の波形が相殺される回転位相差に設定する可変制御を行う船体振動制御手段３０を備えている。
【００３４】
この船舶振動制御手段３０は、第１プロペラ直上付近での外板加速度を得る第１加速度検出手段３１と、第２プロペラ直上付近での外板加速度を得る第２加速度検出手段３２と、位相制御装置３４とを具備して構成される。船舶振動制御手段３０は、第２プロペラ１６を駆動する電動機１５の運転制御信号を位相制御装置３４から出力し、第２プロペラ１６の回転位相を調整する。
すなわち、この実施形態では、上述した運行状態及び水圧変動に代えて、船体のプロペラ直上付近における実際の外板加速度を検出し、この加速度変動の波形に基づいて第２プロペラ１６の回転位相制御を行う点が異なっている。なお、外板は船体の外形形状を形成している板材のことであり、この外板加速度を検出することにより、実際の外板振動状態を知ることができる。
【００３５】
このような船舶振動制御手段３０は、第１加速度検出手段３１の外板加速度計測値と第２加速度検出手段３２の外板加速度検出値についてそれぞれの波形を位相制御装置３４に入力し、この両波形が相殺されてなくなるような設定位相差を求める。そして、この設定位相差となるように、第１プロペラ側を基準として、第２プロペラ１６の位相を変化させて調整する。第２プロペラ１６の位相調整は、位相制御装置３４から電動機１５に出力される設定位相差の制御信号により実施される。
この結果、船舶の運航中において、両プロペラ間の回転位相差が可変制御されるので、船舶の運航中に継続してこの可変制御を繰り返すことにより、実際に発生している外板の振動に応じて最適な起振力低減効果を得ることができる。
【００３６】
また、この実施形態においても、図６に示す変形例のように、３組またはそれ以上のプロペラを備えた船舶に適用して低振動船舶とすることも可能である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ここで説明する変形例の低振動船舶は、上述した第１プロペラ及び第２プロペラ１６に加えて、電動機１５Ａにより駆動される第３プロペラ１６Ａを備えている。
【００３７】
このような３組のプロペラを備えた低振動船舶の船舶振動制御手段３０Ａは、第１プロペラ直上付近の外板加速度を得る第１加速度検出手段３１と、第２プロペラ直上付近の外板加速度を得る第２加速度検出手段３２と、第３プロペラ直上付近の外板加速度を得る第３加速度検出手段３３と、第２プロペラ１６の回転位相を調整する位相制御装置３４と、第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整する位相制御装置３４Ａとを具備して構成される。船舶振動制御手段３０Ａは、第２プロペラ１６を駆動する電動機１５の運転制御信号を位相制御装置３４から出力し、第２プロペラ１６の回転位相を調整するとともに、第３プロペラ１６Ａを駆動する電動機１５Ａの運転制御信号を位相制御装置３４Ａから出力し、第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整する。
すなわち、この変形例では、船体のプロペラ直上付近に発生している実際の外板振動を外板加速度の計測値から検出し、外板加速度の波形に基づいて第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相制御を行うことが可能である。
【００３８】
従って、船舶振動制御手段３０Ａは、第１加速度検出手段３１の外板加速度計測値と第２加速度検出手段３２の外板加速度検出値の波形とを位相制御装置３４に入力し、かつ、第１加速度検出手段３１の外板加速度計測値と第３加速度検出手段３３の外板加速度検出値の波形とを位相制御装置３４Ａに入力する。そして、位相設定装置３４では、第１プロペラの翼周波数について、その１次成分を第２プロペラ１６が相殺するように両波形の設定位相差を求め、この設定位相差に基づいて電動機１５の運転制御を行うことで第２プロペラ１６の回転位相が調整される。さらに、位相制御装置３４Ａでは、第１プロペラの翼周波数について、その２次成分を第３プロペラ１６Ａが相殺するように両波形の設定位相差を求め、この設定位相差に基づいて電動機１５Ａの運転制御を行うことで第３プロペラ１６Ａの回転位相が調整される。
【００３９】
この結果、船舶の運航中において、第１プロペラ及び第２プロペラ１６間の回転位相差が第１プロペラの１次成分を相殺するように可変制御され、かつ、第１プロペラ及び第３プロペラ１６Ａ間の回転位相差が第１プロペラの２次成分を相殺するように可変制御されるので、船舶の運航中に継続してこの可変制御を繰り返すことにより、第１プロペラの翼周波数についてはその１次成分及び２次成分の両方を低減し、実際に発生している圧力変動に応じて最適な起振力低減効果を得ることができる。
なお、上述した変形例においては、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整し、第１プロペラの翼周波数の１次成分及び２次成分を相殺するようにした回転位相差の可変制御を行っているが、翼周波数の１次成分及び２次成分を相殺するプロペラは、第１プロペラに限定されることはなく、第２プロペラ１６または第３プロペラ１６Ａのいずれであってもよい。
【００４０】
＜第４の実施形態＞
以下、本発明に係る船体振動低減方法及び低振動船舶の第４の実施形態を図７に基づいて説明する。なお、上述した各実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態の低振動船舶は、船舶運航時に、所望の振動低減位置に設置した振動計測手段の振動計測値が最小となるような回転位相差に設定する可変制御を行う船体振動制御手段４０を備えている。
【００４１】
この船舶振動制御手段４０は、振動低減を望む船舶内の適所に設置された振動計測手段４１と、位相制御装置４２とを具備して構成される。船舶振動制御手段４０は、第２プロペラ１６を駆動する電動機１５の運転制御信号を位相制御装置４２から出力し、第２プロペラ１６の回転位相を調整する。
すなわち、この実施形態では、上述した運行状態、水圧変動及び外板加速度に代えて、振動を低減したい船体内の所望の位置で実際の振動を検出し、この振動計測値をモニターしながら第２プロペラ１６の回転位相制御を行う点が異なっている。
【００４２】
具体的に説明すると、船舶振動制御手段４０は、振動計測手段４１で検出した振動計測値を位相制御装置４２でモニターし、この位相制御装置４２が振動計測値を最小とする設定位相差を定める。そして、この設定位相差となるように、第１プロペラ側を基準として第２プロペラ１６の位相を変化させる電動機１５の制御信号を出力し、第２プロペラ１６の位相を調整する。
この結果、船舶の運航中において、両プロペラ間の回転位相差が可変制御されるので、船舶の運航中に継続してこの可変制御を繰り返すことにより、実際に発生している振動低減箇所の振動検出値に応じて最適な起振力低減効果を得ることができる。
【００４３】
また、この実施形態においても、図８に示す変形例のように、３組またはそれ以上のプロペラを備えた船舶に適用して低振動船舶とすることも可能である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
ここで説明する変形例の低振動船舶は、上述した第１プロペラ及び第２プロペラ１６に加えて、電動機１５Ａにより駆動される第３プロペラ１６Ａを備えている。
【００４４】
このような３組のプロペラを備えた低振動船舶の船舶振動制御手段４０Ａは、所望の振動低減位置で実際の振動を検出する振動計測手段４１と、第２プロペラ１６の回転位相を調整する位相制御装置４２と、第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整する位相制御装置４２Ａとを具備して構成される。船舶振動制御手段４０Ａは、第２プロペラ１６を駆動する電動機１５の運転制御信号を位相制御装置４２から出力し、第２プロペラ１６の回転位相を調整するとともに、第３プロペラ１６Ａを駆動する電動機１５Ａの運転制御信号を位相制御装置４２Ａから出力し、第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整する。
すなわち、この変形例では、所望の振動低減位置で実際の振動を検出し、この振動計測値をモニタリングしながら最も小さい振動検出値となるように回転位相を変化させ、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相制御を行うことが可能である。
【００４５】
従って、船舶振動制御手段４０Ａは、振動計測手段４１で検出した振動計測値を二つの位相制御装置４２、４２Ａに入力する。そして、一方の位相設定装置４２では、第１プロペラの翼周波数について、その１次成分を第２プロペラ１６が相殺するように設定位相差を求め、この設定位相差に基づいて電動機１５の運転制御を行うことで第２プロペラ１６の回転位相が調整される。さらに、他方の位相制御装置４２Ａでは、第１プロペラの翼周波数について、その２次成分を第３プロペラ１６Ａが相殺するように設定位相差を求め、この設定位相差に基づいて電動機１５Ａの運転制御を行うことで第３プロペラ１６Ａの回転位相が調整される。
【００４６】
この結果、船舶の運航中において、第１プロペラ及び第２プロペラ１６間の回転位相差が第１プロペラの１次成分を相殺するように可変制御され、かつ、第１プロペラ及び第３プロペラ１６Ａ間の回転位相差が第１プロペラの２次成分を相殺するように可変制御されるので、船舶の運航中に継続してこの可変制御を繰り返すことにより、所望の振動低減位置における第１プロペラの翼周波数については、その１次成分及び２次成分の両方を低減し、実際に発生している圧力変動に応じて最適な起振力低減効果を得ることができる。
なお、上述した変形例においては、第２プロペラ１６及び第３プロペラ１６Ａの回転位相を調整し、第１プロペラの翼周波数の１次成分及び２次成分を相殺するようにした回転位相差の可変制御を行っているが、翼周波数の１次成分及び２次成分を相殺するプロペラは、第１プロペラに限定されることはなく、第２プロペラ１６または第３プロペラ１６Ａのいずれであってもよい。
【００４７】
以上説明したように、上述した各実施形態によれば、船舶の運航中に変動する各種の振動条件に応じて最適な回転位相差となるよう船舶運行中に適宜調整を行い、プロペラ起振力に起因する船体振動を効果的に低減する回転位相差の可変制御が可能になる。従って、船舶の運航中であっても振動条件に応じた最適の回転位相差を設定し、プロペラ起振力の低減効果を得ることができ、船体振動が効果的に低減されることにより、船舶の居住性が向上するとともに、船体構造や船舶に設置される機器類等が受ける振動の影響を最小限に抑えることができる。
すなわち、諸条件に応じた航行中の位相差調整を可能とし、プロペラ起振力に起因する船体振動を低減することができる船体振動低減方法、及びこの船体振動低減方法を適用した低振動船舶を提供することができる。
【００４８】
また、図９は上述した船体振動低減方法の作用効果を示す起振力（１次成分のみ）の試験結果であり、（ａ）は船体振動低減方法を適用する前の起振力、（ｂ）は船体振動低減方法を適用した場合の起振力について、それぞれ第１プロペラの起振力、第２プロペラの起振力及び両プロペラの起振力を合わせた全体の起振力を示している。
この試験結果を見ると、図９（ｂ）において、第２プロペラの起振力は約１／４波長だけ位相が移動しており、この結果、全体の起振力は大幅に低減していることが分かる。
【００４９】
また、図１０も上述した船体振動低減方法の作用効果を示す起振力の試験結果であり、（ａ）は船体振動低減方法を適用する前の起振力、（ｂ）は船体振動低減方法を適用して１次成分のみを相殺した場合の起振力、（ｃ）は船体振動低減方法を適用して２次成分のみを相殺した場合の起振力について、それぞれ第１プロペラの起振力、第２プロペラの起振力及び両プロペラの起振力を合わせた全体の起振力を示している。
この試験結果を見ると、図１０（ｂ）及び（ｃ）において、第２プロペラの位相を移動させることにより、全体の起振力は大幅に低減していることが分かる。
【００５０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る船体振動低減方法の第１の実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す第１の実施形態の変形例を示す図である。
【図３】本発明に係る船体振動低減方法の第２の実施形態を示す図である。
【図４】図３に示す第２の実施形態の変形例を示す図である。
【図５】本発明に係る船体振動低減方法の第３の実施形態を示す図である。
【図６】図５に示す第３の実施形態の変形例を示す図である。
【図７】本発明に係る船体振動低減方法の第４の実施形態を示す図である。
【図８】図７に示す第４の実施形態の変形例を示す図である。
【図９】船体振動低減方法の作用効果を示す起振力（１次成分のみ）の試験結果を示す図であり、（ａ）は船体振動低減方法を適用する前の起振力、（ｂ）は船体振動低減方法を適用した場合の起振力である。
【図１０】船体振動低減方法の作用効果を示す起振力の試験結果を示す図であり、（ａ）は船体振動低減方法を適用する前の起振力、（ｂ）は船体振動低減方法を適用して１次成分のみを相殺した場合の起振力、（ｃ）は船体振動低減方法を適用して２次成分のみを相殺した場合の起振力である。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１０Ａ，２０，２０Ａ，３０，３０Ａ，４０，４０Ａ    船舶振動制御手段
１１    運行状態情報
１２    第１プロペラ位相情報
１３    現状判定部
１４，１４Ａ，２４，２４Ａ，３４，３４Ａ，４２，４２Ａ    位相制御装置
１５，１５Ａ    電動機
１６    第２プロペラ
１６Ａ    第３プロペラ
２１    第１圧力検出手段
２２    第２圧力検出手段
２３    第３圧力検出手段
３１    第１加速度検出手段
３２    第２加速度検出手段
３３    第３加速度検出手段
４１    振動計測手段
【図１】
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【図２】
2006137336.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006137336.tif 000010
【図９】
2006137336.tif 000011
【図１０】
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